本發(fā)明涉及鉆井工程，尤其涉及一種復合石油鉆井提速裝置。

背景技術：

1、隨著石油鉆井技術的不斷發(fā)展,提高鉆井速度是石油鉆井中需要解決的技術要求，在不同的地質結構、巖層中，鉆井進尺的速度是有區(qū)別的，現在鉆井過程存在鉆井進尺深、地下巖石層復雜、硬度高等特點?，F有的鉆井生產中，下部鉆具組合常規(guī)情況是：鉆頭+鉆具轉換接頭+扶正器+鉆鋌+鉆桿，或者是鉆頭+螺桿鉆具+鉆鋌+鉆桿等，動力來源是鉆機轉盤或者螺桿鉆具。當遇有硬地層時，鉆頭磨損嚴重，鉆進比較困難?，F有技術大多是在現有工具上研發(fā)，如提升鉆頭速度，增加鉆頭、鉆鋌強度等方式來滿足需要，但該種結構設置提速效果都不明顯，在遇到堅硬的地層時，鉆頭鉆進時切削破碎巖石困難，進尺速度低，無法滿足石油鉆井工程提高鉆井速度的要求。

2、因此，需要針對上述缺陷開發(fā)一種復合石油鉆井提速裝置。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種復合石油鉆井提速裝置，能夠解決現有技術鉆井過程中，鉆頭在井下工作遇到堅硬的地層時，鉆頭鉆進時切削破碎巖石困難，進尺速度低的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、本發(fā)明一種復合石油鉆井提速裝置，安裝于鉆頭與鉆鋌之間，包括高壽命馬達和次聲波提速器，所述次聲波提速器包括次聲波輸出組件和連接組件；所述高壽命馬達包括傳動組件、驅動馬達和安裝組件，所述安裝組件與所述鉆鋌連接；所述驅動馬達的一端與所述安裝組件連接，另一端與所述傳動組件連接；所述傳動組件通過所述連接組件與所述鉆頭連接；所述次聲波輸出組件安裝于所述連接組件上，所述次聲波輸出組件能夠輸出次聲波對巖石進行輔助破碎。

4、進一步的，所述次聲波輸出組件包括連接外殼、次聲波增強器、聲波傳導器、次聲波發(fā)射器、控制單元和儲能電池，所述連接外殼與所述連接組件固定連接，所述連接外殼上設有用于容納所述次聲波增強器、所述聲波傳導器、所述次聲波發(fā)射器、所述控制單元和所述儲能電池的容納腔；所述控制單元同時與所述儲能電池和所述次聲波發(fā)射器電連接；所述聲波傳導器同時與所述次聲波發(fā)射器和所述次聲波增強器電連接；所述連接組件依次貫穿所述連接外殼、所述控制單元、所述儲能電池、所述次聲波發(fā)射器、所述聲波傳導器和所述次聲波增強器與所述鉆頭連接。

5、進一步的，所述連接組件包括第一接頭、連接支撐軸和第二接頭，所述第一接頭的右側設有與所述鉆頭可拆卸連接的臺階孔，左側伸入所述容納腔內，所述第一接頭的左側設有與所述連接外殼卡合的卡臺；所述連接支撐軸貫穿所述次聲波輸出組件、且同時與所述第一接頭和所述第二接頭固定連接；所述第二接頭的兩側均設有螺紋柱，位于左側的螺紋柱與所述傳動組件固定連接，位于右側的螺紋柱與所述連接外殼連接，所述第二接頭的右側端面與所述儲能電池相抵，所述第二接頭的中間設有與所述連接外殼左側端面卡合的卡凸。

6、進一步的，所述傳動組件包括萬向軸總成和次傳動軸總成，所述萬向軸總成的一端與所述驅動馬達連接，另一端通過所述次傳動軸總成與所述第二接頭連接；所述次傳動軸總成上設有與所述第二接頭適配的傳動安裝口。

7、進一步的，所述安裝組件包括旁通閥總成和防掉總成，所述防掉總成的一端與所述驅動馬達連接，另一端通過所述旁通閥總成與所述鉆鋌連接。

8、進一步的，所述連接外殼的左右兩端均設有與所述容納腔連通、且與所述連接支撐軸同軸設置的螺紋孔，位于右側的所述螺紋孔上固定安裝有所述第一接頭，位于左側的所述螺紋孔上固定安裝有所述第二接頭，所述螺紋孔的內徑大于所述容納腔的內徑。

9、進一步的，所述鉆頭上設有與所述螺紋孔連接的螺紋接頭，所述螺紋孔為與所述螺紋接頭適配的結構。

10、進一步的，所述次聲波增強器與所述第一接頭之間通過提速短節(jié)殼體連接，所述提速短節(jié)殼體為將次聲波傳導至硬巖層的傳導介質。

11、進一步的，所述第二接頭、所述第一接頭和所述連接支撐軸上均設有過液孔。

12、進一步的，所述鉆頭、所述次聲波輸出組件、所述連接組件、所述傳動組件、所述驅動馬達和所述安裝組件均同軸設置；所述儲能電池為高能防水電池。

13、與現有技術相比，本發(fā)明的有益技術效果：

14、本發(fā)明一種復合石油鉆井提速裝置，應用在石油鉆井、地質勘探等鉆井領域，用于在石油鉆井過程中提高硬地層鉆井進尺速度。該裝置是一套組合式工具，在鉆井過程中配合鉆鋌、鉆桿等結構進行復合鉆進，使用中提速效果顯著。該裝置主要是針對硬地層進行工作，產生的破碎機理是，通過次聲波輸出組件產生高強次聲波，次聲波對硬地層的巖石造成微裂紋，在鉆頭的作用下，提高鉆頭對巖石的切削、碎巖等，加快鉆頭的鉆進速度，以達到提高鉆井進尺速度的目的。

15、此外，若該提速裝置在使用中出現故障，不會對鉆井產生任何危險及事故，就相當于原常規(guī)的鉆具組合，即該提速裝置作為一個轉換接頭安裝在鉆頭與扶正器中間，使用安全系數更高。

技術特征：

1.一種復合石油鉆井提速裝置，安裝于鉆頭(2)與鉆鋌之間，其特征在于：包括高壽命馬達和次聲波提速器，所述次聲波提速器包括次聲波輸出組件(1)和連接組件(3)；所述高壽命馬達包括傳動組件(4)、驅動馬達(5)和安裝組件(6)，所述安裝組件(6)與所述鉆鋌連接；所述驅動馬達(5)的一端與所述安裝組件(6)連接，另一端與所述傳動組件(4)連接；所述傳動組件(4)通過所述連接組件(3)與所述鉆頭(2)連接；所述次聲波輸出組件(1)安裝于所述連接組件(3)上，所述次聲波輸出組件(1)能夠輸出次聲波對巖石進行輔助破碎。

2.根據權利要求1所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述次聲波輸出組件(1)包括連接外殼(11)、次聲波增強器(12)、聲波傳導器(13)、次聲波發(fā)射器(14)、控制單元(15)和儲能電池(16)，所述連接外殼(11)與所述連接組件(3)固定連接，所述連接外殼(11)上設有用于容納所述次聲波增強器(12)、所述聲波傳導器(13)、所述次聲波發(fā)射器(14)、所述控制單元(15)和所述儲能電池(16)的容納腔；所述控制單元(15)同時與所述儲能電池(16)和所述次聲波發(fā)射器(14)電連接；所述聲波傳導器(13)同時與所述次聲波發(fā)射器(14)和所述次聲波增強器(12)電連接；所述連接組件(3)依次貫穿所述連接外殼(11)、所述控制單元(15)、所述儲能電池(16)、所述次聲波發(fā)射器(14)、所述聲波傳導器(13)和所述次聲波增強器(12)與所述鉆頭(2)連接。

3.根據權利要求2所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述連接組件(3)包括第一接頭(31)、連接支撐軸(32)和第二接頭(33)，所述第一接頭(31)的右側設有與所述鉆頭(2)可拆卸連接的臺階孔，左側伸入所述容納腔內，所述第一接頭(31)的左側設有與所述連接外殼(11)卡合的卡臺；所述連接支撐軸(32)貫穿所述次聲波輸出組件(1)、且同時與所述第一接頭(31)和所述第二接頭(33)固定連接；所述第二接頭(33)的兩側均設有螺紋柱，位于左側的螺紋柱與所述傳動組件(4)固定連接，位于右側的螺紋柱與所述連接外殼(11)連接，所述第二接頭(33)的右側端面與所述儲能電池(16)相抵，所述第二接頭(33)的中間設有與所述連接外殼(11)左側端面卡合的卡凸。

4.根據權利要求3所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述傳動組件(4)包括萬向軸總成(41)和次傳動軸總成(42)，所述萬向軸總成(41)的一端與所述驅動馬達(5)連接，另一端通過所述次傳動軸總成(42)與所述第二接頭(33)連接；所述次傳動軸總成(42)上設有與所述第二接頭(33)適配的傳動安裝口。

5.根據權利要求4所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述安裝組件(6)包括旁通閥總成(61)和防掉總成(62)，所述防掉總成(62)的一端與所述驅動馬達(5)連接，另一端通過所述旁通閥總成(61)與所述鉆鋌連接。

6.根據權利要求5所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述連接外殼(11)的左右兩端均設有與所述容納腔連通、且與所述連接支撐軸(32)同軸設置的螺紋孔，位于右側的所述螺紋孔上固定安裝有所述第一接頭(31)，位于左側的所述螺紋孔上固定安裝有所述第二接頭(33)，所述螺紋孔的內徑大于所述容納腔的內徑。

7.根據權利要求3所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述鉆頭(2)上設有與所述螺紋孔連接的螺紋接頭，所述螺紋孔為與所述螺紋接頭適配的結構。

8.根據權利要求3所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述次聲波增強器(12)與所述第一接頭(31)之間通過提速短節(jié)殼體(17)連接，所述提速短節(jié)殼體(17)為將次聲波傳導至硬巖層的傳導介質。

9.根據權利要求3所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述第二接頭(33)、所述第一接頭(31)和所述連接支撐軸(32)上均設有過液孔(321)。

10.根據權利要求2-9中任一項所述的復合石油鉆井提速裝置，其特征在于：所述鉆頭(2)、所述次聲波輸出組件(1)、所述連接組件(3)、所述傳動組件(4)、所述驅動馬達(5)和所述安裝組件(6)均同軸設置；所述儲能電池(16)為高能防水電池。

技術總結
本發(fā)明公開了一種復合石油鉆井提速裝置，安裝于鉆頭與鉆鋌之間，包括高壽命馬達和次聲波提速器，次聲波提速器包括次聲波輸出組件和連接組件；高壽命馬達包括傳動組件、驅動馬達和安裝組件，安裝組件與鉆鋌連接；驅動馬達的一端與安裝組件連接，另一端與傳動組件連接；傳動組件通過連接組件與鉆頭連接；次聲波輸出組件安裝于連接組件上，次聲波輸出組件能夠輸出次聲波對巖石進行輔助破碎。本發(fā)明復合石油鉆井提速裝置解決現有技術鉆井過程中，鉆頭在井下工作遇到堅硬的地層時，鉆頭鉆進時切削破碎巖石困難，進尺速度低的問題。

技術研發(fā)人員：林慶,龐超群,王君峰,趙俊領
受保護的技術使用者：河間市惠東鉆采配件有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/24